網(wǎng)格環(huán)境下基于科學(xué)工作流的可視化研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、科學(xué)計(jì)算可視化是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或者一般圖形學(xué)的原理和方法，將科學(xué)與工程計(jì)算產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形、圖像，以直觀的、可被人理解的形式表示出來。它在科學(xué)計(jì)算、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)中有著非常重要的應(yīng)用，作為一種計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用，需要很高的硬件配置、大量的計(jì)算資源和存儲資源。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Internet迅速蔓延到世界各地，成為人們信息溝通和工作協(xié)同的有效工具。其中，Internet連接的成千上萬的計(jì)算資源、存儲資源、信

2、息管理資源等各種數(shù)字化設(shè)備共同構(gòu)成了生產(chǎn)、傳播和使用知識的重要載體。而網(wǎng)格作為一種新興的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)備，將這些物理上互聯(lián)的眾多資源匯聚在一起，實(shí)現(xiàn)了資源共享、協(xié)同工作和聯(lián)合計(jì)算的功能，并為廣大用戶提供了科學(xué)、工程、金融、軍事等各種綜合性服務(wù)。在Internet發(fā)展的同時(shí)，科學(xué)計(jì)算可視化也取得了長足的進(jìn)步。為了滿足科學(xué)家對于科學(xué)計(jì)算可視化在速度性能上的要求，科學(xué)計(jì)算可視化向著分布式科學(xué)計(jì)算可視化的方向不斷發(fā)展，深度廣度都有所加強(qiáng)。而網(wǎng)格計(jì)算

3、技術(shù)作為一種前瞻的面向廣域網(wǎng)的計(jì)算方式，使得科學(xué)計(jì)算可視化在更廣范圍內(nèi)利用資源成為了可能，因此在網(wǎng)格環(huán)境下進(jìn)行科學(xué)計(jì)算可視化已經(jīng)成為了一個(gè)新興的研究方向。 在1990年隨著Haber等人對科學(xué)計(jì)算可視化模型的提出，將科學(xué)計(jì)算可視化以管道pipeline的方式進(jìn)行了建模，為科學(xué)計(jì)算可視化的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。近幾年，科學(xué)工作流作為一個(gè)新興的名詞出現(xiàn)，是區(qū)別與普通業(yè)務(wù)工作流的?？茖W(xué)工作流根據(jù)定義一組定義好的規(guī)則，使程序自動執(zhí)行

4、來達(dá)到整體目標(biāo)，同時(shí)文檔、信息和任務(wù)在參與者之間互相傳送和執(zhí)行?？茖W(xué)工作流的主要目的是為科學(xué)家做實(shí)驗(yàn)提供方便，描述計(jì)算試驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程。而目前科學(xué)計(jì)算可視化的實(shí)驗(yàn)要求越來越高，很多試驗(yàn)要求反復(fù)重用、修改和共享，因此在科學(xué)工作流這一問題求解環(huán)境中進(jìn)行科學(xué)計(jì)算可視化是很有必要也是將來科學(xué)計(jì)算可視化的發(fā)展方向。而本文的主要研究內(nèi)容有： 本文提出了一個(gè)在網(wǎng)格環(huán)境下基于科學(xué)工作流的科學(xué)計(jì)算可視化的三層體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)由物理層、邏輯層和概

5、念層組成，每層負(fù)責(zé)一組支撐功能。物理層提供了系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，提供了基本的、動態(tài)的、統(tǒng)一的可視化服務(wù)功能，完成科學(xué)計(jì)算可視化；邏輯層綁定軟件資源，分析、解釋科學(xué)計(jì)算可視化流程，并對科學(xué)計(jì)算可視化任務(wù)進(jìn)行管理；概念層是系統(tǒng)的視圖層，負(fù)責(zé)描述科學(xué)計(jì)算可視化任務(wù)，是用戶與系統(tǒng)的任務(wù)交互平臺。該體系結(jié)構(gòu)分層簡潔，層次之間耦合性少，各層具備較高的獨(dú)立性和可擴(kuò)展性。另外，文中還對系統(tǒng)做了性能測試并對測試結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)地分析總結(jié)，并對未來的研究指明了方